Турбины

ТУРБИНА.
Когда в двигателе с принудительным наддувом выходит из строя турбокомпрессор, не стоит сразу обвинять в этом саму «турбину». Практикой установлено, что в большинстве случаев отказ турбокомпрессора вызывается «внешними» причинами.Специалисты в области систем турбонаддува в один голос утверждают, что современный турбокомпрессор – надежное изделие, ресурс которого сравним с ресурсом двигателя. На практике получается, что в течение срока службы двигателя турбину приходится менять. Иногда дорогостоящую замену приходится делать настолько часто, что это сводит на нет преимущества эксплуатации турбированного мотора, вызывает раздражение автовладельцев и авторемонтников и нарекания с их стороны на надежность конструкции и качество изготовления этого моторного агрегата. В чем причина такой противоречивой ситуации?Слово «ответчику»За последние 15-20 лет, благодаря техническому прогрессу их конструкция достигла высокой степени совершенства. Разработка новых моделей ведется методами компьютерного проектирования с применением пространственного моделирования. При изготовлении деталей ТКР используются особые материалы с тщательно выверенными рецептурами и самые передовые технологические процессы (высокоточное литье, электронно-лучевая сварка, сварка трением и т.д.).Прежде чем «выйти в серию», каждая деталь, узел и изделие в целом проходят многостадийный цикл испытаний. Сначала турбокомпрессор тестируется на испытательном стенде, затем – «в паре» с двигателем. В ходе испытаний проверяется прочность корпусных деталей и точность работы системы регулирования, измеряются величины предельных нагрузок, динамических колебаний ротора и резонансных вибраций лопаток турбины, моделируются неблагоприятные условия работы уплотнений ротора, исследуется работоспособность ТКР в режиме «старт-стоп» и при многочасовых циклических нагрузках.Качество изготовления турбокомпрессоров также вне подозрений. Система менеджмента качества на предприятиях известных мировых производителей ТКР, в какой бы части света они ни находились, соответствует единым, жестким стандартам. Вероятность заводского брака, разумеется, не исключена полностью, но она мизерна и не превышает нескольких долей процента. Высокий технический уровень изделий является непреодолимым препятствием для появления на рынке суррогатной продукции неизвестного происхождения. В деле производства турбокомпрессоров «бодяжничество» нерентабельно. И, тем не менее, зачастую ТК не отрабатывает положенный ресурс.Дело в том, что турбина – наиболее высоконагруженный агрегат двигателя. Условия, в которых работает турбокомпрессор, характеризуются огромным перепадом температур. В то время как его турбинная часть подвергается воздействию отработавших газов с температурой порядка 1000 С, со стороны компрессора температура конструкции почти на порядок ниже. Температурный фактор усугубляется высокими динамическими нагрузками, возникающими вследствие огромной частоты вращения ротора, которая может достигать величины 300 000 оборотов в минуту. Номинальные режимы работы турбокомпрессора, определяющиеся требованиями разработчиков двигателей и зависящие от заявленных параметров мотора, близки к предельным. Поэтому любые отклонения характеристик двигателя, даже на первый взгляд незначительные, оказывают губительное влияние на работоспособность ТК и могут привести к его отказу. С этой точки зрения турбину можно рассматривать как своего рода индикатор состояния двигателя.Ситуация усугубляется тем, что турбокомпрессору по определению суждено работать «на перекрестке» многих систем двигателя: системы впуска и выпуска отработавших газов, системы смазки и охлаждения, вакуумной системы и системы вентиляции, а также системы управления двигателем. Неисправность каждой из них оборачивается нарушением нормального (расчетного) режима работы ТК. Так что надежность турбокомпрессора зависит от многочисленных внешних факторов.Эти соображения, подкрепленные многолетними исследованиями причин отказов ТКР, позволили сформулировать правило, которым следует руководствоваться при анализе неисправности системы турбонаддува.Если вышел из строя турбокомпрессор, возможно, что причина неисправности кроется в нем самом. Если на одном двигателе отказали два турбокомпрессора, виноваты скорее всего не они. Если вышло из строя более двух турбокомпрессоров, то они здесь гарантированно не причем.Из этого правила, справедливость которого подтверждается опытом российских специалистов, занимающихся сервисом систем турбонаддува, следует логичный вывод. Прежде чем ставить новый турбокомпрессор вместо вышедшего из строя нужно обязательно выявить и устранить причину его отказа. Если этого не сделать, то с большой долей вероятности и новая турбина вскоре будет повреждена.